V Lượrig nguỵín tó' hộp kim ịSn, Zi)
c. Hợp kim titan nhóm hỗn hợ pa +p
Câc hợp kim thuộc nh.óín năy chứa cả nguyín tố mở rộng a vă p theo một tỷ lệ n h ấ t định. Chúng có tính chẫt trung gian giữa nhóm câc hợp kim a vă p, k ết hợp tôi. giữa cơ tính vă tính cọng nghệ Chúng chiu được biến dạng nguội vă nhiệt luyện. Sau khi tơi vă hóa giă cho cơ tính cao trong khi độ dẻo dâi vẫn giừ ở mức độ cho phĩp. Lượng pha (3 căng
nhiều khả năng hóa bền căng m ạnh/Đ ộ chịụ nóng tương đối cao, có thể lăm việc tốt đến nhiệt độ 550°c. Nhóm hợp kìm hỗn hợp a + p được sử đụng phổ biến n h ấ t trong câc hợp kim titan. :
Trong kỷ th u ật cịn dùng hợp lcím titan đúc, tuy nhiín việc đúc câc hợp kim titan rấ t khó khăn do nó hấp thụ khí m ạnh vă sự tâc dụng của chúng vói v ật liệu lăm khn. Bảng 7.9 níu chế (Jộ nhiệt luyện vă cơ tính của một sơ" hợp kim titan theo tiíu chuẩn Nga.
Bảng 7.9. Cơ tính của một sọ hợp kim titan
KV
hiệu Nhiệt luyện .
Cơ tính Phân loại theo Unh ch ít (MRa) ƠQ2, . (MPa! 8, <%) a k, (kJ/m*) HB BT5 BT5-1 , 0 740-76C°C ,■■■ Ú B80-B80“c 700 <352 ,750-850 6C0-8C0 ■ 650-050 10-15 10-15 30Ó-60G 4 Ũ 0-9 00 240-300 240-300 0Ộ bĩn trung binh OT 4-1 01 4 01 4-2 ủ 670-/2C"C 0 670-72C"C • ■ ủ 75C-R0C 900-75Ú 700-900 / 950:1000 470-650 550-650 20 40 10-20 8 - 5Ọ0-1000 150-650 300 210-250 Đô đĩc cao BT6 : SI 14 8TI5 BT16 tối 800-ẸỊ40“C + hủaạiđ 5Q0-C Tồi 9S0 sao’c + Hóa giâ 50Q°C , TỘI /53 800”C - noa gỉ ê 480“C Toi 7D0’C + hịa gìđ 5ĨỊ°C 1 íf 00 1150 í 150- V4 1300-1500 1250-1450 ; <200 1050 toe0-1300 180-1400 1 too-1500 14-18 ĩ-to 3-5 4-8 250350 250-300 400-600 340-370 Dộ bĩn cao BT3-1 BT6 BT9 Ù dắng nnlệ! 870. 6 5 0 ^ TƠI 90Q-950°C f nốagiẳõOO-eTC Như trín ’■ 1000-12DO 1000-1.1:50 1140-1300 850-1 mo 830-1050 1000 '.150 10-16 9 16 5 14 300-600 300-600 200-500 260-340 310-350 330-370 Bấn nóng 267
7.5. TÍNH CHẤT VĂ ỨNG DỤNG CỦA MỘT s ố KIM LOẠI MĂU KHÂC1. N ik en (Ni) 1. N ik en (Ni)
Niken được nhă hóa học Thụy Điển A. Kronstedt tìm ra văo năm 1751 k hi phđn ly quặng NiAs. Câc tín h chất đặc trưng của niken lă nhiệt độ chảy khâ cao 1.455°c, độ bền vă độ dẻo dai cao, tính chịu ăn mịn tốt, có tín h sắ t từ. Niken lă loại kim loại chuyển tiếp, có mău xâm, kiểu m ạng lập phương điện tđm. Khối lượng nguyín tử 58,71; khối lượng riíng 8,907 g/cm3 (gấp hơn hai lần tita n vă được xếp văo nhóm kim loại mău nặng). Trong vỏ quả đất, trữ lượng niken khoảng 0,018% (theo khôi lượng), nhiều hơn đồng vă kẽm kĩm một chút. Sản lượng niken vẫn không ngừng tăng lín, hiện d ạt khoảng 700 ngăn tấ n /năm.
Niken cứng nhưng lại dẻo, dễ cạn kĩo vă rỉn nín có th ể gia cơng chúng th ăn h câc dạng khâc nhau như: tấm mỏng, băng, thanh, ống ... dùng lăm vật liệ u kết cấu với tính năng cơ - lý - h ó a đâng quý.
Nikẹn khơng bị ơxy hóa trong khơng khí ngay cả ở nhiệt độ 500°c, bền chống ăn mịn với nhiều loại axít, độ bền cơ cao hơn câc kim loại mău khâc. Hợp kim chứa 6-8% Ni (18-20%Cr) lă thĩp không gỉ cao cấp, bền ă n mòn trong câc môi trường xđm thực mănh. Vì vậy, chúng được dùng trong nhiều ngănh công nghiệp: chế tạo mây, hăng khơng, tín lửa, chế tạo ơ tơ, mây móc, kỹ th u ật điện, cơng nghiệp hóa vă lọc dầu, dệt, thực phẩm, dụng cụ, th iế t bị y tế vă xđy dựng. Trong đời sống hăng ngăy, hợp kim niken được dùng nhiều lăm dụng cụ gia đình, bộ đồ bếp.
Niken được coi lă ngun tơ' hợp kim quý, nó nđng cao độ bền, độ dẻo cho thĩp. Hầu h ết câc thĩp kết cấu hợp kim đều chứa niken.
Hợp kim của nỉken với 75 85%Ni, 10 -í- 20%Cr dùng lăm dđy diện trở trong câc lò nung đến 1.000°c.
Hợp kim pecmalơi chứa khoảng 79%Ni, 4%Mo,cịn lại lă sắt, có độ từ th ẩm rđ't cao, được dùng trong kỹ th u ật điện.
Niken còn dùng để bảo vệ câc kim loại khâc khỏi bị ăn mòn vă tạo bề m ặt bóng, đẹp bằng câch mạ. Một sô" lượng lớn níken dùng để chế tạo ắc quy kiềm có dung lượng cao vă bền vững. Ngoăi ra, niken còn được dùng lăm ch ất xúc tâc thay cho platin đắt tiển.
Nhưng tính chất quý giâ n h ất của niken lă lăm hợp kim bền nóng. Hợp kim năy đùng dể chế tạo cânh động cơ phản lực, buồng đốt, ống chịu nóng vă nhiều chi tiế t của mây bay phản lực, tuabin khí. Trong động cơ phản lực hiện đại, niken chiếm đến 70% khối lượng, nđng cao n h iệt độ khí chây lín 800 -1.100°c, tăng đâng kể công suất vă giảm tiíu hao nhiín liệu.
2. Chì (Pb)
Chì lă loại kim ỉoại có mău sâng xanh, kiểu m ạng lập phương diện
tđm. Chì thuộc nhóm kim loại mău nặn g, khối lượng nguyín tử 2 0 7 ,19 ;
khối lượng riíng ll,34g/cm 3. Nhiệt độ chảy thấp (327,4°C) trong khi
nhiệt độ sôi lă 1.740°c.
Chì chiếm vị trí quan trọng trong cơng nghiệp. Câc đặc tín h quan trọng của chì lă: r ấ t mềm, dẻo, độ bền hóa học trong môi trường axit tốt do tạo được m ăng bảo vệ vững chắc. Chì có khả năng tạo hợp kim với nhiều kim loại mău khâc.
Câc lĩnh vực sử dụng chì chủ yếu ỉă:
Lăm vỏ câp diện (chiếm 15 -7- 20% tổng lượng chì) do khả năng chống ăn mòn tố t của chúng.
Sản xuất ắc quy chì (chiếm 30% tổng lượng chì). Sườn cực ắc quy lăm bằng hợp kim Pb-Sb, cịn bột hoạt gồm hốn hợp chì vă ơxyt chì.
Lăm câc lớp lót trong câc th iế t bị hóa học vă bể điện phđn nhằm chống tâc động của dung dịch axit.
Lồ nguyín tố quan trọng trong hợp kim với đồng, câc brơng vă latịng, n h ấ t lă câc hợp kim ổ trượt. Chì khơng thể thiếu được trong hợp kim h ăn (chiếm 15% tổng lượng chì). Hợp kim chữ in chủ u chứa chi vă thím Sb vă Sn.
Chi có khối lượng riíng lớn nín được dùng lăm đối trọng chông lật, lăm lõi đạn để tđng độ xuyín. Do n h iệt dộ chảy thấp nín được đùng lăm chất Ổn định n h iệ t trong câc bể mạ kẽm lỏng.
Trước kia, còn dùng một lượng chì lớn để pha văo xăng nhằm chống kích nổ, hiện nay nhiều nước, trong dó có Việt Nam, đê cấm sử dụng xăng pha chì để bảo vệ mơi trường. Ơxyt chì dùng trong cơng nghiệp sơn, cao su, sứ vă đặc biệt trong chế tạo thủy tinh pha lí.
Chì hấp thụ rế t tô't tia Y, câc bức xạ h ạ t nhđn, nín người ta dùng chì để bọc, che chắn câc bức xạ năy, bảo vệ an toăn cho người sử dụng,
3. Kẽm (Zn)
Kẽm kim loại có mău sâng, kiểu mạng lục giâc. Khối lượng nguyín tử 65,37; khối lượng riíng 7,13g/cm3, nhiệt độ nóng chảy thấp (419,6°C), nhưng n h iệt độ sôi cũng không cao (906°C).
Sản lượng kẽm trín thế giới đạt khoảng 6 triệu tấn/năm (đứng
hăng thứ ba sau nhôm vă dồng). Kẽm có tính chống ă n mòn cao do tạo
được lớp măng ôxyt mông bảo vệ cho kim loại khơng bị ơxy hóa tiếp. Ngoăi ra, kẽm có điện thế điện cực đm hơn sắt nín nó cũng có tâc dụng
t’>vt bảo vệ theo phương phâp điện hóa cho sắt. Kẽm dễ dăng tạo hợp kim v íi nhiều ngun tơ' kim loại mău khâc, tạo ra câc vật liệu có tính chất đâng quý: Kẽm có tính đúc tốt.
Kẽm được dùng phổ biến nhất dể trân g lín sắt ở dạng tấm, ông, 'lây, thanh, sau khi trân g chúng có khả năng chơng ăn mịn cao trong khí quyển bình thường cũng như k h íh ậ u biển, khu công nghiệp.
Kẽm hợp kim hóa thím Al, Cu, Mg có độ bền cơ học cao dùng chế tạo câc chi tiết trong đầu mây, ổ trục toa xe thay cho brông vă hợp kim ổ trượt đắt tiền. Kẽm cũng lă hợp kim quan trộng với đồng như. latơng (kẽm có th ể c h iế m tới 39%), brông, ...
Kẽm được dùng để chế tạo pin, lăm sạch dung dịch trong luyện kim, thu hồi văng bạc theo phương phâp xianua.
Ổxyt kẽm lă nguyín liệu chủ yếu để sản xuất bột mău, sơn, men, trong công nghiệp sản xuất cao su, vải sơn, sulfat kẽm lă thuốc diệt khuẩn tốt, dùng để sấy, tẩm gỗ, tẩy trắn g vải.
4. T h iếc (Sn)
Thiếc lă kim loại có mău trắn g bạc, mạng tinh th ể kiểu tứ diện. Khối lượng nguyín tử 118,69; khối lượng riíng 7,3 g/cm3. N hiệt độ nóng chảy th ấp 231,9°c, nhiệt độ sôi lại rấ t cao 2.270°c.
Thiếc lă kim loại chiến lược, khân hiếm, sản lượng thiếc trín thế giới đạt khoảng 250 ngăn tấh/năm.
Thiếc rấ t mềm, dẻo, đễ đât mỏng. Trong điều kiện bình thường,
thiếc rấ t bền vững dưới tâc động hóa học, vì v ậy, thiếc dùng phổ biến với
chức năng năy. Ôxyt thiếc khơng độc với người, vì vậy thiếc dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, lăm câc đồ hộp, bao bì bảo quản thực phẩm. Khoảng 40% thiếc được sử dụng trong lĩnh vực năy.
Thiếc lă nguyín tố hợp kini quan trọng để tạo râ câc hợp kim với đồng. Hợp kim trí n cơ sở thiếc lă câc hợp kim ổ trượt vă đặc biệt lă hợp kim hăn. Hơn 50% thiếc được sử dụng eho mục đích năy.
5. A ntim on (Sb)
Antimon lă kim loại có mău trắng bạc, ânh xanh, kiểu mạng tinh thể m ặt thoi. Khôi lượng nguyín tử 121,75; khối lượng riíng 6,69 g/cm3. N hiệt độ nóng chảy 630,5°c, nh iệt độ sơi 1.635*0.
Antimon có tính chất đặc biệt cứng vă giịn. Nó hầu như chỉ được sử dụng dưới dạng hợp kim m ă không được sử đụng ò dạng kim loại.
Antimon được dùng chủ yếu trong hợp kim lăm sườn cực ắc quy (chiếm 35% tổng lượng antimon sản xuất ra); Còn trong hợp kim lăm ổ
trục, antixnon lă nguyín tố hợp kim quan trọng (chiếm 25% tổng lượng antimon). Antimon cũng lă ngun- tố hợp kim khơng thể thiếu được trong hợp kim chữ in.
6. Coban (Co)
Coban lă kim loại có mău xâm, kiểu mạng tin h th ể lục giâc sếp chặt. Khối lượng nguyín tử 58,93; khối lượng riíng 8,9g/cm3. N hiệt độ
nóng chảy 1.490°c.
Coban có tín h chất sắ t từ, thường dùng lăm ngun tố hợp kim Nó tăng tín h cứng nóng cho thĩp, vì vậy, thường dùng Co hợp kim hóa thĩp cắt nhanh.
Coban lăm chất dính kết trong câc hợp kim cứng. Dùng chế tạo nam chđm vĩnh cửu có cảm ứng từ cao vă dùng trong kỹ th u ật h ạ t nhần.